我國(guó)是建壩大國(guó),大壩安全是人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的重要保障,大壩一旦失事,將造成巨大的災(zāi)難。隨著我國(guó)高混凝土壩建設(shè)數(shù)量的不斷增加,其壩體及壩基綜合力學(xué)參數(shù)反演問(wèn)題成為了一個(gè)研究的熱點(diǎn)。本文基于直接法和三種優(yōu)化算法并結(jié)合高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面模型對(duì)在靜力狀態(tài)下的高混凝土壩的彈性模量進(jìn)行了反演分析,主要研究?jī)?nèi)容如下所示:(1)總結(jié)了大壩反演分析的研究背景及國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀。Jaya算法、粒子群算法(PSO)以及灰狼算法(GWO)作為流行的優(yōu)化算法,具有調(diào)節(jié)參數(shù)少、優(yōu)化效果明顯等特點(diǎn),在工程優(yōu)化問(wèn)題中得到了廣泛的應(yīng)用。由于基于有限元計(jì)算的反演分析會(huì)大大增加計(jì)算時(shí)間,本文采用高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面模型(GPR-RSM)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限元計(jì)算,這種方法不僅大大縮減了計(jì)算時(shí)間,而且非常滿足計(jì)算精度要求。(2)所謂的GPR-RSM就是建立彈模與位移之間的映射關(guān)系,GPR-RSM的基本內(nèi)容為:首先使用拉丁超立方抽樣在每隔一定增量下對(duì)彈性模量規(guī)定范圍內(nèi)分別抽取一定數(shù)量的彈模作為訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本中的彈性模量,起始的訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的數(shù)量為15D,然后將抽取的彈性模量輸入有限元中計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移值,訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本就是由彈性模量和其相對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移值組成。將訓(xùn)練樣本在GPR中進(jìn)行訓(xùn)練,建立彈模與位移的映射關(guān)系,隨后將訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本在GPR模型中進(jìn)行精度測(cè)試,由于隨著樣本數(shù)量的增加,訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的精度不斷提高,當(dāng)樣本增加到一定數(shù)量時(shí),其精度變化很小基本可以忽略,最后將此訓(xùn)練樣本的高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)有限元的計(jì)算應(yīng)用在高混凝土壩反演分析上。(3)選取了兩座高混凝土壩算例,一座碾壓混凝土重力壩,一座混凝土拱壩。采用三種優(yōu)化算法并結(jié)合高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面模型分別對(duì)兩個(gè)算例進(jìn)行靜力狀態(tài)下彈模反演分析,最終根據(jù)彈模反演結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)三種算法和GPR-RSM模型應(yīng)用在高混凝土壩反演分析的性能以及其合理性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV642
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的不足
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 混凝土壩反演分析基本理論
    2.1 引言
    2.2 混凝土壩變形監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)模型
        2.2.1 水壓分量
        2.2.2 溫度分量
        2.2.3 時(shí)效分量
    2.3 靜力反分析中直接法基本原理
    2.4 本章小結(jié)
3 參數(shù)反演優(yōu)化算法
    3.1 Jaya算法
        3.1.1 Jaya算法簡(jiǎn)介
        3.1.2 基本Jaya算法
        3.1.3 Jaya算法基本流程
    3.2 粒子群算法
        3.2.1 粒子群算法簡(jiǎn)介
        3.2.2 基本粒子群算法
        3.2.3 粒子群算法基本流程
    3.3 灰狼算法
        3.3.1 灰狼算法簡(jiǎn)介
        3.3.2 基本灰狼算法
        3.3.3 灰狼算法基本流程
    3.4 基于有限元計(jì)算的優(yōu)化反演分析基本流程
    3.5 本章小結(jié)
4 高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面法
    4.1 引言
    4.2 高斯過(guò)程回歸
        4.2.1 高斯過(guò)程
        4.2.2 高斯過(guò)程回歸
        4.2.3 協(xié)方差函數(shù)
        4.2.4 高斯過(guò)程模型訓(xùn)練
    4.3 拉丁超立方抽樣
    4.4 響應(yīng)面法
        4.4.1 傳統(tǒng)響應(yīng)面法
        4.4.2 高斯過(guò)程回歸響應(yīng)面法
    4.5 基于GPR-RSM模型的優(yōu)化反演分析基本流程
    4.6 本章小結(jié)
5 算例分析
    5.1 引言
    5.2 重力壩算例
        5.2.1 工程概況
        5.2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)位移值的確定
        5.2.3 建立GPR-RSM模型
        5.2.4 彈模反演分析
    5.3 拱壩算例
        5.3.1 工程概況
        5.3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)位移值的確定
        5.3.3 建立GPR-RSM模型
        5.3.4 彈模反演分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2860713